5. Tipos de Antenas

Considerando uma abordagem dos termos que são utilizados para categorizar as antenas inteligentes, é possível enumerar algumas variações de nomenclatura, tais como: Matriz de Antena com Regulagem de Fase Dinâmica ("Phased Array"), Processamento Espacial ("Spacial Processing"), "Digital Beamforming", Sistemas de Antenas Adaptativas ("Adaptive Antenna Systems"), dentre alguns outros de menor expressividade.

É importante ressaltar que todos os termos citados representam diferentes implementações do sistema de Antenas Inteligentes, mesmo que em pequenos detalhes de arquitetura e/ou funcionamento. A motivação para a elaboração desses variados modelos de antena consiste na necessidade constante da aparição de novas tecnologias do mercado, para solucionar situações que ficam sempre em evidência no mercado da comunicação sem fio.

Ao passo que o conceito de Antenas Inteligentes foi amadurecendo e os aparelhos foram se desenvolvendo, pôde-se elaborar uma divisão de categorias, levando-se em conta o "nível de inteligência" da antena, isto é, considerando-se a arquitetura escolhida, a complexidade do algoritmo utilizado e a estratégia para transmissão do sinal.

Baseado nos critérios de divisão citados acima, pode-se enumerar duas categorias principais para as Antenas Inteligentes:

  1. Feixes Comutados ou Lobos Comutados ("Switched Beam") - é formado por múltiplos feixes de base fixa, com sensibilidade ampliada em direções particulares. Esse sistema de antenas detecta a força do sinal, escolhe um dos feixes pré-determinados para estabelecer a comunicação. Conforme o aparelho receptor se move pelo ambiente, os feixes utilizados são trocados de modo que o aparelho receba sempre o sinal de um feixe mais próximo a ele. Ao invés de moldar a antena direcional com as propriedades metálicas e o design físico de antenas convencionais, os feixes comutados combinam a saída de várias antenas de tal forma que estas formem finos feixes setorizados. Assim, é possível obter uma maior seletividade espacial, quando comparado a antenas convencionais;
  2. Matriz de Antenas Adaptativas ("Adaptive Array") - é a mais avançada tecnologia atualmente na área de Antenas Inteligentes. Utilizando-se de novos algoritmos para processamento de sinais, os sistemas adaptativos levam vantagem devido à sua capacidade de localizar com eficiência e mapear diferentes tipos de sinais. Essa capacidade permite que a interferência encontrada no meio seja dinamicamente minimizada e a recepção do sinal pretendida seja maximizada.

Observação: Ambos os sistemas tem por objetivo aumentar o ganho na transmissão, de acordo com o posicionamento do usuário no meio. No entanto, apenas a Matriz de Antenas Adapativas consegue prover um ganho ótimo, ao mesmo tempo em que identifica, mapeia e minimiza sinais geradores de interferência.

Exemplos:

Antena convencional
Antena convencional


Lobo Comutado ou Feixes Comutados
Feixes Comutados (ou Lobos Comutados)


Matriz de Antena Adaptativa
Matriz de Antena Adaptativa [1]


Matriz de Antena Adaptativa
Matriz de Antena Adaptativa [2]

Vale observar que o desempenho dessas técnicas está diretamente relacionado à complexidade da estrutura da antena. Isso explica em parte o fato de a Matriz de Antena Adaptativa ser a mais usada e eficiente.

Um novo e promissor caso

Nos últimos anos, um novo modelo de Antena Inteligente foi elaborado e está em ascensão no mercado. Trata-se do uso de antenas múltiplas tanto na base transmissora quanto no ponto de recepção do sinal. Essa nova tecnologia ficou conhecida por MIMO ("multiple-input and multiple-output"), e atraiu a atenção na área das comunicações sem fio rapidamente, visto que é capaz de oferecer aumentos significantes no alcance do sinal e na taxa de acerto das transmissões. E esse ganho extra é obtido sem necessidade de aumentar a banda ou a quantidade de energia fornecida ao sistema.

Todos os modelos de antenas apresentados acima possuem aplicações específicas, que serão abordadas em um tópico mais à frente.